תגליות חדשות חושפות את הדינמיקה המרתקת של השדה המגנטי והאטמוספירה של צדק ובפרט צורות מעניינות בקטבי צדק, בעזרת תצפיות אולטרה סגול מטלסקופ האבל
מדענים גילו כתמים כהים בגודל כדור הארץ ב קטבי צדק, הנגרמים ככל הנראה על-ידי מערבולות מגנטיות המרוכזות בערפל פחמימני (הידרוקרבוני).
תופעות חולפות אלו, הנראות באור אולטרה סגול, מתרחשות בתדירות גבוהה יותר בקוטב הדרומי ומצביעות על קשר עמוק בין השדה המגנטי של צדק לדינמיקה האטמוספירית.
תגלית הכתמים המסתוריים בצדק
הכתם האדום הגדול של צדק ריתק אסטרונומים במשך מאות שנים, אך כעת חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי חשפו תעלומה חדשה: כתמים עצומים בגודל כדור הארץ בקטבים הצפוני והדרומי של צדק. בשונה מהכתם האדום הגדול, כתמים קוטביים אלו מופיעים ונעלמים באופן בלתי צפוי.
כתמים כהים אלו, הנראים רק באור אולטרה סגול, טמונים בשכבות צפופות של ערפל סטרטוספרי המכסות את קטבי צדק. הם מופיעים לרוב מתחת לאזורים הבהירים של זוהר הקוטב, הדומים לאורות הצפון והדרום בכדור הארץ. בתמונות אולטרה סגול שצולמו על-ידי טלסקופ החלל 'האבל' של נאס"א, הכתמים בולטים בכך שהם סופגים יותר אור אולטרה סגול מסביבתם, מה שמקנה להם מראה כהה יותר.
בין השנים 2015 ל-2022, תצפיות שנתיות של 'האבל' הראו שכתם כהה באולטרה סגול הופיע בקוטב הדרומי של צדק ב-75% מהמקרים. לעומת זאת, בקוטב הצפוני הופיעו כתמים דומים רק באחת מתוך שמונה תמונות.
הכתמים הכהים באולטרה סגול מרמזים על תהליכים יוצאי דופן המתרחשים בשדה המגנטי החזק של צדק, תהליכים המתקדמים לעבר הקטבים ומעמיקים אל תוך האטמוספירה, עוצמתיים הרבה יותר מהתהליכים המגנטיים שיוצרים את זוהר הקוטב בכדור הארץ.
חוקרי אוניברסיטת קליפורניה ועמיתיהם דיווחו על התופעה ב-26 בנובמבר בכתב העת Nature Astronomy.
תובנות המחקר ומתודולוגיה
הכתמים הכהים באולטרה סגול זוהו לראשונה על-ידי 'האבל' בסוף שנות ה-90 בקטבים הצפוני והדרומי ולאחר מכן בקוטב הצפוני על-ידי חללית קאסיני שעברה ליד צדק בשנת 2000, אך הם לא זכו לתשומת לב רבה. כאשר הסטודנט לתואר ראשון טרוי טסובוטה מאוניברסיטת קליפורניה ביצע מחקר שיטתי של תמונות עדכניות שצולמו על-ידי 'האבל', הוא גילה שזו תופעה שכיחה בקוטב הדרומי — הוא ספר שמונה מבנים כהים דרומיים (SUDO) בין 1994 ל-2022. מתוך 25 מפות גלובליות שצולמו על-ידי 'האבל' והראו את הקוטב הצפוני, טסובוטה והמחבר הבכיר מייקל וונג מצאו רק שני מבנים כהים צפוניים (NUDO).
מרבית התמונות נאספו כחלק מפרויקט OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy) בניהול איימי סימון, מדענית פלנטרית במרכז גודארד של נאס"א ואחת ממחברות המאמר. במסגרת OPAL, אסטרונומים מבצעים תצפיות שנתיות על צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון כדי להבין את הדינמיקה האטמוספירית שלהם ואת התפתחותם לאורך זמן.
דינמיקה אטמוספירית
"בתוך חודשיים הבנו שתמונות OPAL הן כמו מכרה זהב, ובמהירות הצלחתי לבנות דרך לנתח ולשלוח את כל התמונות לבדיקה," אמר טסובוטה, סטודנט שנה רביעית בברקלי במגמות פיזיקה, מתמטיקה ומדעי המחשב. "אז הבנו שאנחנו יכולים לבצע מדע משמעותי ולנתח נתונים אמיתיים."
וונג וטסובוטה התייעצו עם מומחים לאטמוספירות פלנטריות — טום סטלרד מאוניברסיטת נורת'מבריה וז'י ג'אנג מאוניברסיטת סנטה קרוז — כדי להבין מה עשוי לגרום לאזורים אלו של ערפל צפוף. סטלרד העלה השערה שהכתם הכהה נוצר כנראה על-ידי מערבולת שנגרמת מחיכוך בין קווי השדה המגנטי ביונוספירה ובין פלזמה מיוננת שנפלטה מהירח הוולקני של צדק, 'איו'.
מסקנות ותובנות
"הערפל במבנים הכהים צפוף פי 50 מהריכוז הטיפוסי," אמר ג'אנג, "מה שמרמז על כך שהוא נוצר כתוצאה מדינמיקה של מערבולות ולא מריאקציות כימיות הנגרמות על-ידי חלקיקים אנרגטיים מהאטמוספירה העליונה."
